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【题目】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:

(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H1=+551kJmol-1

反应Ⅲ:S(g)+O2(g)=SO2(g) △H3=-297kJmol-1

反应Ⅱ的热化学方程式:____________________

(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如右图所示,p2______p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是__________

(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下,将ii补充完整

i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii.I2+2H2O+______=______+______+2I-

(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象,(已知:I2易溶解在KI溶液中)

序号

A

B

C

D

试剂组成

0.4molL-1 KI

amolL-1 KI

0.2molL-1H2SO4

0.2molL-1H2SO4

0.2molL-1 KI

0.0002 molI2

实验现象

溶液变黄,一段时间后出现浑浊

溶液变黄,出现浑浊较A快

无明显现象象

溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快

① B是A的对比实验,则a=______

②比较A、B、C,可得出的结论是______

③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A.结合i,ii反应速率解释原因:______

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1 > 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快;D中由反应ii产生的H+使反应i加快

【解析】

(1)由题给示意图可知,反应Ⅱ为二氧化硫发生歧化反应生成硫酸和硫,反应的化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s),由盖斯定律可知,反应Ⅲ—反应Ⅰ得反应Ⅱ,则△H2=△H3—△H1=(—297kJ·mol-1)—(+55 kJ·mol-1)=—352 kJ·mol-1,则热化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)△H=—352 kJ·mol-1,故答案为:3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1

(2)反应Ⅱ为气态物质化学计量数减少的反应,增大压强化学平衡正向移动,硫酸的质量分数增大,则p2大于p1,故答案为:>;反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4 的物质的量增大体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大;

(3)由题意可知,I为反应的催化剂,则反应ⅱ的反应物为I2、SO2和水,生成物为氢碘酸和硫酸,反应的离子方程式为:I2+SO2+2 H2O=4H++2I+ SO42—,故答案为:SO2;SO42 ;4H+

(4)①A与B是探究H+浓度对反应速率的影响,因此A和B中KI溶液浓度必须相同,则a为0.4mol/L,故答案为:0.4mol/L;

②对比A、B、C的实验现象可知,酸性条件下,I的催化能力加强,故答案为:I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率

③由A、D实验现象对比可知,增大I2浓度,反应ⅱ的反应速率加快,H+浓度增大,加强了I的催化能力,故答案为反应ii比i快;D中由反应ii产生的H+使反应i加快

练习册系列答案
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回答下列问题:

1)在下列装置中,第一次浸出必须用____________,第二次浸出应选用____________。(填标号)

2)第二次浸出时,向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成___________。滤渣2的主要成分是____________________

3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是________________

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3)富马酸的结构简式为_____

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